Untersuchung und Erstellung einer Entscheidungsmatrix für die Auswahl und Konstruktion von Mikrobearbeitungs-Spannsystemen - Entwicklung und Untersuchung von universal einsetzbaren, hybriden Mikrospannsystemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 174015944

Gemäß den Ergebnissen des 1. Förderzeitraums ist ein universaler Einsatz der bekannten Mikrospannsysteme aufgrund der einzelnen Nachteile der ihnen zugrunde liegenden Spannverfahren nicht möglich. So können z. B. beim mechanischen Spannen, das sehr kurze Spannzeiten, hohe Spannsteifigkeit und Automatisierbarkeit sowie niedrige Investitions- und Betriebskosten aufweist, keine dünnwandigen oder weichen Werkstücke wegen der Beschädigungsgefahr fixiert werden. Das Spannen mit Wachs erlaubt dagegen das Erreichen sehr hoher Haltekräfte und beliebige Mikrowerkstücke beschädigungsfrei und zuverlässig einzuspannen. Jedoch ist es bei diesem Verfahren aufgrund des thermischen Ausdehnens und Aufschwimmens des Werkstücks kaum möglich, eine für die Mikrobearbeitung ausreichende Spanngenauigkeit ohne spezielle Positioniersysteme zu gewährleisten. Außerdem weist das Spannen mit Wachs wesentlich längere Spannzeiten als das mechanische Spannen auf. Dies alles verursacht einen zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand und macht den wirtschaftlichen Einsatz dieses Verfahrens nur bei kleinen Losgrößen möglich. Deswegen besteht ein großer Bedarf an einem universal einsetzbaren Mikrospannsystem.Das Ziel des hier beantragten Fortsetzungsvorhabens besteht in der Entwicklung und Untersuchung von neuartigen, universal einsetzbaren, hybriden Mikrospannsystemen, um einerseits die im Laufe des 1. Förderzeitraums gewonnenen Erkenntnisse über die Eigenschaften und Eignung der bekannten Spannvorrichtungen für die Mikrobearbeitung in der Praxis anzuwenden und andererseits neue Grundlagenkenntnisse über das Verhalten und die Eigenschaften von noch nicht bekannten bzw. kaum untersuchten, hybriden Mikrospannvorrichtungen zu erhalten.Die neuartigen hybriden Mikrospannsysteme sind dabei durch eine Kombination von verschiedensten, bekannten, stoff-, kraft- und formschlüssigen Spannverfahren, darunter das Spannen mit Eis, Wachs, Klebstoff, Vakuum, Spannbacken (untersuchte Spannverfahren des 1. Förderzeitraums) sowie mit weiteren bekannten Spannverfahren, darunter Spannen mit Magneten, adaptiven Segmenten, Negativformen, verlorenen Flächen und Loten usw. zu entwickeln. Diese Kombination der konventionellen Verfahren soll ein gleichzeitiges Nutzen ihrer unterschiedlichen Vorteile, wie z. B. zuverlässige und beschädigungsfreie Werkstückfixierung mit hoher Spann- und Widerholgenauigkeit, und/oder eine Kompensation ihrer Nachteile, wie z. B. Erhöhung der Steifigkeit der Werkstückeinspannung, zur Folge haben. Hierfür sind jedoch noch grundlegende theoretische und experimentelle Untersuchungen bezüglich der kombinierten Eigenschaften der hybriden Mikrospannsysteme notwendig. Die während dieser Untersuchungen zu gewinnenden Grundlagenerkenntnisse sind in das während des 1. Förderzeitraums erstellte Datenbanksystem zu implementieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Thomas Stehle